DE1439280A1 - Method for manufacturing a semiconductor device - Google Patents
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Description
Siemens & Halske München 29 28. 8.Siemens & Halske Munich 2 9 28.8.
Aktiengesellschaft WittelsbacherplatzWittelsbacherplatz stock corporation
PAPA
63/268663/2686
Verfahren zum Herstellen einer HalbleiteranordnungMethod for manufacturing a semiconductor device
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung mit mehreren, verschieden geformten Elektroden, bei denen das Elektrodenmetall durch eine Maske hindurch auf den Halbleiterkörper aufgedämpft wird.The invention relates to a method for producing a semiconductor arrangement having a plurality of differently shaped Electrodes in which the electrode metal is vapor-deposited onto the semiconductor body through a mask.
Bei der Herstellung von HalbleiteranordnungenP insbesondereIn the manufacture of semiconductor arrangements P in particular
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Eis/Sen 10, 5* 1962 809808/0416 ~Eis / Sen 10, 5 * 1962 809808/0416 ~
H3UÖ Unterlagen (Art. 7 § I Abs. 2 Nr. I Satz 3 des Änderungsoet. V. 4.9.19671 H3UÖ documents (Art. 7, Paragraph I, Paragraph 2, No. I, Clause 3 of the Amendment Act. V. September 4 , 19671
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von Mesa-Transistoren, besteht die Aufgabe geometrisch sehr kleine., d» ho mit Abmessungen., die in der Größenordnung von einigen /u liegen9 jedoch in Größe, Form, Dicke und Lage sehr genau definierte metallische Flecken bzw- Fleckenpaare aus verschiedenen Metallen auf die Oberfläche des Halbleiterkristalls j die im lalle eines Mesa-Transistors durch einen Diffusionsprozeß vorpräpariert ist, aufzudampfen. Um dieses Verfahren wirtschaftlich zu gestalten, wird eine große Anzahl von z, B0 1000 bis 2000 von Fleckenpaaren, also von Elektrodenpaaren gleichzeitig auf eine Halbleiterscheibe aufgedampft und diese nachträglich in eine entsprechende Anzahl Transistorsysteme zerteilt»of mesa transistors, the object is geometrically very small., d "ho having dimensions. which are u in the order of several / 9, however, in size, shape, thickness and position very precisely defined metal stains bzw- spot pairs of different metals on the surface of the semiconductor crystal j which is prepared in the lalle of a mesa transistor by a diffusion process, to be vapor-deposited. In order to make this process economical, a large number of e.g. 0 1000 to 2000 pairs of spots, i.e. pairs of electrodes, are simultaneously vapor-deposited onto a semiconductor wafer and these are subsequently divided into a corresponding number of transistor systems »
Dabei wird im allgemeinen so vorgegangen, daß eine Maske oder Schablone mit einer entsprechenden Anzahl von Löchern in der Form und Größe der Aufdampfflecken in kurzem Abstand von der Halbleiterscheibe, also z, B0 einer Germanium- oder Siliziumscheibe gehalten wird. In größerem Abstand von der Halbleiteroberfläche und seitlich versetzt befinden sich zwei Verdampfungsöfen für die beiden aufzudampfenden Metalle» Durch den schrägen Einfall der Dampfstrahlen entstehen dann auf der Halbleiterscheibe in geringen Abstand voneinander die beiden Aufdampfflecken» Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil 2 daß die Flecken nicht ganz scharf werden und Halbschatten bekommenοThe procedure is generally such that a mask or template with a corresponding number of holes in the shape and size of Aufdampfflecken at a short distance from the semiconductor wafer, that is z, B 0 of a germanium or silicon wafer is maintained. At a greater distance from the semiconductor surface and laterally offset are two evaporation ovens for the two metals to be evaporated »Due to the inclined incidence of the steam jets, the two evaporation stains arise on the semiconductor wafer at a small distance from one another» However, this method has the disadvantage 2 that the stains are not quite become sharp and get partial shade ο
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Gemäß einem anderen Verfahren liegt die. Maske mit den Löchern eng auf der Halbleiterscheibe auf„ Nachdem eine erste Bedampfung mit dem einen Metall vorgenommen worden ist, wird die Maske auf der Scheibe um den gewünschten Abstand der Flecken verschoben und dann der zweite Metallflecken neben dem ersten aufgedampfte Damit wird man frei von Lage, Form und Größe der Verdampfungsquellen und erhält geometrisch sehr präzise und auch lagemäßig genau angeordnete Fleckenpaare ο Vorbedingung ist dabei allerdings, daß die Verschiebung der Maske mit außerordentlicher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit erfolgte Beim Mesa-Transistor beträgt z« B„ der Abstand der beiden Flecken nur etwa 10 yu und darf, um gleichmäßige elektrische Werte des Transistors su gewährleisten, nur um einige Prozent dieses Viertes schwanken» Man begnügte sich daher damit, nur zwei rechteckige, meistens streifenförmige Flecken als Elektroden nebeneinander aufzudampfen, obwohl es in der Halbleitertechnik oft günstig wäre, auch anders geformte Elektroden sehr kleiner Abmessungen aufzudampfen» So ist es ζ» Bo für die Funktion eines Tranaistors sehr vorteilhaft, wenn eine der beiden aufgedampften Elektroden, zo B-, der Emitter, eine zweite Elektrode, z, B. die Basiselektrode in möglichst kleinem Abstand vollständig umschließt, beispiels-According to another method, the. Mask with the holes tightly on the semiconductor wafer “ After a first vapor deposition with one metal has been carried out, the mask is shifted on the disk by the desired distance between the spots and then the second metal spot next to the first evaporated. This frees you from position , Shape and size of the evaporation sources and contains pairs of spots that are geometrically very precise and also precisely arranged in terms of position 10 yu and may only fluctuate by a few percent of this fourth in order to ensure uniform electrical values of the transistor su. »One was therefore content with evaporating only two rectangular, mostly strip-shaped spots as electrodes next to one another, although it would often be beneficial in semiconductor technology, too differently shaped electrodes are very small Evaporate dimensions "It is ζ" Bo very advantageous for the function of a Tranaistors when one of the two vapor deposited electrodes, o B, the emitter, a second electrode, e.g., B. completely encloses the base electrode in the smallest possible distance, Example -
weise eine konzentrische Anordnung als Kreis und Kreisring bildet» Auf diese Weise kann vor allem die Emitterergiebigkeit erhöht werden„wise forms a concentric arrangement as a circle and annulus »In this way, the emitter yield increase"
Durch die vorliegende Erfindung soll ein Weg aufgezeigt wer-The present invention is intended to show a way
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dertp der es ermöglichts Blektrodenkonfigurationen herzustellen? bei »denen eine Elektrode von der anderen Elektrode " in einem möglichst kleinem Abstand möglichst ganz umschlossen wird οdertp that enables s to produce lead electrode configurations? in which one electrode is enclosed as completely as possible by the other electrode "as close as possible to ο
Um dies zu erreichen5· wird gemäß der Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen,, bei dem eine Maske verwendet wird, bei der wenigstens zweiP bezüglich ihrer geometrischen Form verschiedenartige Löcher nebeneinander in einem Abstand der größer als der gewünschte Elektrodenabstand ist? angeordnet sind ρ daß nach Aufdampfen des einen Elektrodenmetalls die Maske einen sich aus dem Abstand der verschiedenartigen Löcher und dem gewünschten Elektrodenabstand ergebenden Differensbetrag verschoben und dann ein weiteres Blektrodenmetall aufgedampft wird und daß der bei einein Auf dampf vor gang durch die Löcher der einen Form gebildete Aufdampffleck den beim anderen AufdampfVorgang durch die Löcher der anderen Form gebildeten Aufdampffleck mit gleichbleibendem Abstand wenigstens teilweise umschließto To achieve this · 5 of the invention proposes a method according to ,, in which a mask is used, its geometric form various holes in the at least two P with respect to each other in a distance greater than desired, the electrode spacing? are arranged ρ that after the vapor deposition of one electrode metal, the mask shifts a difference amount resulting from the distance between the different holes and the desired electrode distance and then a further lead electrode metal is vapor deposited and that the vapor deposition spot formed in one on vapor before passage through the holes of one form at least partially encloses the evaporation spot formed during the other evaporation process through the holes of the other shape with a constant distance o
Auf diese Weise kann z. B„ eine Elektrodenanordnung hergestellt werden;, bei der eine streifenförmige Elektrode von einer zweiten, etwa U-förmig gestalteten Elektrode umgeben ist ο Mit einer Maske, die sowohl s.treifen- wie U-förmige Löcher nebeneinander enthält, wobei je ein Streifen mit einem U-förmigen Loch abwechselt* kann durch Verschieben derIn this way, z. B "produced an electrode arrangement be; in which a strip-shaped electrode of A second, approximately U-shaped electrode is surrounded by ο With a mask that is both strip and U-shaped Contains holes side by side, with one strip each alternating a U-shaped hole * can be made by moving the
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Maske nach einem ersten *AufdampfVorgang, bei dam das eine Elektrodenmetall aufgedampft wurde und einen dem Vorgang folgenden zweiten Aufdampfvorgang mit dem anderen Metall eine Elektrodenkonfiguration hergestellt werden 3 bei dem die U-förraige Elektrode die rechteckförmige mit gleichbleibendem Abstand umgibt. Da bei diesem Verfahren nicht mehr dasselbe rechteckige Loch in der Maske zur Aufdampfung erst des einen und dann9 nach Verschiebung der Maske, des anderen Elektrodenflecks mit dem jeweils verschiedenen Metall verwendet wird, sondern zwei Arten auf der Maske gleichzeitig vorhandene Löcher, entstehen bei federn AufdampfVorgang verschiedene Formen von Aufdampfflecken» Die beiden Löcher in der Maske, nämlich das einfache streifenförmige und das U-förmige bzw» die in entsprechender Vielzahl z. Bo 1000-fach vorhandenen Sätze dieser Löcher müssen deshalb einen so großen Abstand voneinander haben, daß die zur Herstellung der erwünschten Elektrodenkonfiguration nicht benützten, zwangsläufig entstehenden falschen Aufdampfflecken so weit entfernt von der gewünschten Elektrodenkonfiguration entstehen, daß sie die elektrische Punktion des Halbleiterbauelementes nicht stören oder nachträglich leicht entfernt z. B. weggeätzt v/erden können»Mask after a first * evaporation process, in which one electrode metal was evaporated and a second evaporation process following the process, an electrode configuration is produced with the other metal 3 in which the U-shaped electrode surrounds the rectangular electrode with a constant distance. Since no longer the same rectangular hole is used in the mask for evaporation only one and then 9 by displacement of the mask, the other electrode patch with the respective different metal in this process, but two species on the mask at the same time existing holes formed during feathers vapor deposition process different shapes of vapor deposition spots »The two holes in the mask, namely the simple strip-shaped and the U-shaped or Bo 1000-fold existing sets of these holes must therefore have such a large distance from one another that the inevitable false evaporation spots not used to produce the desired electrode configuration arise so far away from the desired electrode configuration that they do not interfere with the electrical puncture of the semiconductor component or subsequently easily removed z. B. can be etched away / grounded »
Um den Wunsch nach einer allseitigen Umschließung der einen Elektrode durch die andere zu erfüllen, wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem eine Maske verwendet wird, die drei verschiedenartige Löcher nebeneinander in gleichem Abstand voneinander aufweist, wovon sich die durch Aufdampfen durch die beidenIn order to meet the desire for one electrode to be enclosed on all sides by the other, according to one A further development of the invention proposes a method in which a mask is used that has three different types Has holes next to each other at the same distance from each other, of which the vapor deposition through the two
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äußeren Löcher gebildeten Aufdampfflecken durch Verschieben der Masice nach links und rechts bzw.- nach oben und unten zu einer, den durch das Aufdampfen durch das mittlere loch gebildeten Aufdampffleck umschließenden Konfiguration ergänzen. Auf diese Weise ist die völlige Umschließung der einen Elektrode durch die andere möglich=,Aufdampfflecken outer holes formed by moving the left and right Masice bzw.- upwards and complement the bottom to the surrounding through the evaporation through the center hole formed Aufdampffleck configuration. In this way, one electrode can be completely enclosed by the other =,
Eine nähere Erläuterung dieser Weiterbildung der Erfindung, wird anhand der Figuren 1 bis 3 gegebene Zur Herstellung einer Halbleiteranordnung wird eine Maske verwendet9 die drei Arten von löchern bzw» drei Sätzen von solchen aufweists und zwar gemäß dem in den Figuren dargeatellten Äusfüfarungsbeispiel eine quadratische Öffnung 1 und rechts und links von dieser zwei rechteckige Winkel 3 und 2» Diese Winkel werden dann nach einem ersten Aufdampfvorgang 3 bei dem auf der Halbleiteroberfläche-Aufdampfflecken 1, 2 und \3 bzw« ein Satz solcher aus dem gleichen Metall bestehender Aufdampfflecken gebildet wird5 erst von rechts und dann von links an den ursprünglichen Ort der quadratischen Öffnung so herangeschoben., daß sie sich zu einem quadratischen Streifen um das mittlere Quadrat herum ergänzen» Statt in waagerechter Richtung können die einseinen Löcher der Maske sich auch in senkrechter Richtung in ihrer Form unterscheiden und die Elektrodenkonfiguration durch entsprechende senkrechte Verschiebung der Maske hergestellt werden„A more detailed explanation of this development of the invention, with reference to the Figures 1 to 3 given to manufacture a semiconductor device, a mask 9 is used, the three types of holes or "three sets of such s and in accordance with the dargeatellten in FIGS Äusfüfarungsbeispiel a square opening 1 and to the right and left of this two rectangular angles 3 and 2 »These angles are then formed after a first vapor deposition process 3 in which a set of such vapor deposition stains made of the same metal is formed on the semiconductor surface vapor deposition stains 1, 2 and \ 3 or« 5 first from the right and then from the left to the original location of the square opening in such a way that they complement each other to form a square strip around the central square distinguish and the electrode configuration by corresponding perpendicular e shift of the mask can be made "
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Bei einer linksverschiebung in waagerechter Richtung entsteht, wie in Figur 2 dargestellt, ein Aufdampffleck 4 und weitere Aufdampfflecken 5 und 69die aus dem dem Aufdampfflecken 1 entgegengesetzten tSlektrodenmetall bestehen« Dabei ist zu berücksichtigenj, daß sich am Ort des .AufdampffleckenaS auch der Aufdampffleck 3 befindet, die sich bei gleichem Ab-Btand der einzelnen Löcher an dieser Stelle überdecken, also keine, für eine Transistoranordnung geeignete Elektrodenkonfiguration darstellenIn a shift to the left in the horizontal direction, is formed as shown in Figure 2, a Aufdampffleck 4 and further Aufdampfflecken 5 and 6 9 from the Aufdampfflecken 1 opposite tSlektrodenmetall consist "It should be berücksichtigenj that the .AufdampffleckenaS at the location and the Aufdampffleck 3 which, with the same spacing of the individual holes, overlap at this point, i.e. do not represent an electrode configuration suitable for a transistor arrangement
Bei der Rechtsverschiebung der Maske in waagerechter Richtung um einen eich aus dem Abstand der Löcher und dem gewünschten Elektrodenabstand ergebenden Differenzbetrag werden die Aufdampfflecken 7, 8 und 9 gebildet, die ebenfalls aus einem, dem Aufdampfflecken 1 entgegengesetzten Blektrodenmetall bestehen. Die beiden Winkel 4 und 7 überdecken sich teilweise und· umschließen den,eine Elektrode 1 bildenden Aufdampffleckeη vollständig. Bei Verwendung einer Maske, die eine Tielsahl derartiger Lochkonfigurationen enthält, bildet sich durch die Hechts- und Linksverschiebung anschließend an lie Aufdampfflecken 6 bzwο 9 in einem Abstand, der vom Abstand der Löcher in der Schablone abhängt, eine der den Aufdampfflecken 1, 4 und 7 entsprechende Elektrodenkonfiguration aus«, Die Auf dampf flecken 5p 6, 8 und 9 bzw., die an diesen Stellen entstehenden Überlagerungen von Aufdampfflecken weisen dabei einen so großen Abstand von den die gewünschte nektroäenkonfiguration bildendenWhen shifting the mask to the right in a horizontal direction by one calibration from the distance between the holes and the desired The difference amount resulting from the electrode spacing, the vapor deposition spots 7, 8 and 9 are formed, which also consist of one, the Vapor deposition 1 opposing lead metal exist. The two angles 4 and 7 partially overlap and enclose one another the vapor deposition spots forming an electrode 1 completely. When using a mask that contains a Tielsahl such hole configurations, forms through the Pike and left shift then to lie evaporation spots 6 or 9 at a distance that is the same as the distance between the holes in the stencil depends on one of the evaporation spots 1, 4 and 7 corresponding electrode configuration from «, the steam stains 5p 6, 8 and 9 or, the superimpositions arising at these points of vapor deposition stains show such a large one Distance from those forming the desired configuration
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Auf dampf flecken aufg daß sie, ζ »Β« durch einen Ätzvorgang, : entfernt werden können, ohne daß eine Beschädigung der richtigen Elektrodenkonfiguration erfolgt„ Im allgemeinen ist die Entfernung dieser falschen Aufdampfflecken jedoch nicht notwendig , da sie bei entsprechend gewähltem Abstand der löcher in der Maske soweit von doo einen teil der Halbleiteranordnung bildenden illektrodenkonfiguration· 1, 4, 7 entfernt sind» daß sie die elektrischen Eigenschaften der Anordnung nicht stören»On steam stains on g that, ζ "Β" by an etching process: can be removed without damaging the correct electrode configuration "takes place Generally, the removal of this false Aufdampfflecken but not necessary, as they the holes in accordance with the selected distance in the mask to the extent that the illegal electrode configuration · 1, 4, 7 which forms part of the semiconductor arrangement are removed from doo »that they do not interfere with the electrical properties of the arrangement»
Derselbe Grundgedanke läßt sich natürlich auch mit anderen Formen der Löcher bzwo der Aufdampfflecken durchführen« Z» Bokönnen durch Verwendung einer Maske, die statt eines rechteckförmigen Mittelfeldes ein kreisförmiges Mittelfeld aufweist, und statt der beiden Winkel 2 und 3 Halbkreisbögen9 die von rechts und links an das kreisförmige Mittelfeld herangeschoben werden, sich diese Halbkreisbögen um das Mittelfeld herum zu einem Kreisring ergänzen„The same idea can, of course also other shapes of the holes o or the Aufdampfflecken perform "Z" Bokönnen by using a mask which has a circular middle instead of a rectangular central panel, and instead of the two brackets 2 and 3 semicircular arcs 9, the right and left be pushed up to the circular central field, these semicircular arcs complement each other around the central field to form a circular ring "
In der Figur 4 ist ein Mesa-Transistor dargestellt, der nach dem Verfahren gemäß der Erfindung mit einer konzentrischen Elektrodenkonfiguration 13 und 14 versehen ist» Der z. B, aus Germanium bestehende Halbleiterkörper 10 ist mit. einer Kollektorelektrode 12 und einer diffundierten Basisschicht 11 versehene Auf diese Basisschicht ist nach dem Verfahren gemäB der Erfindung ein kreisförmiges Mittelfeld 14» das von einem Kreisring,der aus zwei Halbkreisbogen a und b gebildet ist, umgeben ist, aufgedampft ο Dabei wurde für den Kreisring 13 ein Metall verwendet;, dasFIG. 4 shows a mesa transistor which, according to the method according to the invention, is provided with a concentric electrode configuration 13 and 14. B, consisting of germanium semiconductor body 10 is with. a collector electrode 12 and a diffused base layer 11. According to the method according to the invention, a circular central field 14, which is surrounded by a circular ring, which is formed from two semicircular arcs a and b, is vapor deposited on this base layer a metal used; that
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beim Einlegieren in die Basissehieht 11 den dieser Basisschicht 11 entgegengesetzte Leitungstyp erzeugt, also als Emitterelektrode dient, während für äen kreisförmigen Mittelfleck H ein Metall verwendet wurde, das den gleichen Leitungstyp wie den der Basiszone. 11 erzeugt, also die Baaisschicht sperrfrei kontaktiert und somit dls Basiskontakt dienteto this base layer 11 generates opposite conductivity type when alloying in the Basissehieht 11, therefore serves as an emitter electrode while a metal used for AEEN circular central spot H, which has the same conductivity type as the base region. 11 generated, so the Baaisschicht contacted lock-free and thus served as the base contact
Das Verfahren gemäß der Erfindung wurde wegen seiner besonderen Bedeutung für Mesa-Transistoren anhand der Herstellung eines Mesa-3-ransistors beschrieben» Ss können jedoch auch andere Transistoren bzwo andere Halbleiterbauelemente auf diese Weise mit konzentrischer Blektrodenkonfiguration versehen werden« Weitere Anwendungsmöglichkeiten des Verfahrens ergeben sich außerdem auch bei Pestkörperschaltkreisen und in der MikromodultechnikoThe method of the invention, however because of its special importance for mesa transistors reference to the production of a mesa-3-ransistors described "Ss may be other transistors or o other semiconductor components are provided in this way with concentric Blektrodenkonfiguration" Further applications of the method are also with Pestkkörperschaltenkreiskreis and in the Mikromodultechniko
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1964
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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NL6407702A (en) | 1965-03-01 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 |